EP0130260A1 - Interface module for telephone lines - Google Patents

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EP0130260A1
EP0130260A1 EP83430020A EP83430020A EP0130260A1 EP 0130260 A1 EP0130260 A1 EP 0130260A1 EP 83430020 A EP83430020 A EP 83430020A EP 83430020 A EP83430020 A EP 83430020A EP 0130260 A1 EP0130260 A1 EP 0130260A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
modem
module
line
interface module
input
Prior art date
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Granted
Application number
EP83430020A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP0130260B1 (en
Inventor
Jean-Claude Froment
Jean-Pierre Pantani
Michel Verhaeghe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compagnie IBM France SAS
International Business Machines Corp
Original Assignee
Compagnie IBM France SAS
International Business Machines Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Compagnie IBM France SAS, International Business Machines Corp filed Critical Compagnie IBM France SAS
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Priority to DE8383430020T priority patent/DE3371023D1/en
Priority to JP59047319A priority patent/JPS6010945A/en
Priority to US06/618,010 priority patent/US4607139A/en
Publication of EP0130260A1 publication Critical patent/EP0130260A1/en
Application granted granted Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • H04M11/06—Simultaneous speech and data transmission, e.g. telegraphic transmission over the same conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/01—Shaping pulses
    • H03K5/02—Shaping pulses by amplifying
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/14—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex
    • H04L5/143—Two-way operation using the same type of signal, i.e. duplex for modulated signals

Definitions

  • the present invention relates to the field of data transmission and more particularly relates to a fully monolithic module integrated in a silicon chip which provides the interface between a modem and one or more telephone lines.
  • the specifications (or standards) of the administration of the PTT distinguish, in a known manner, three operating modes for the modem, and the conditions of transmission and impedances, seen from the line side, which correspond to them. These conditions can be summarized in the following table: These specifications also fix an amplitude / frequency mask and require a high linearity of the signal. We note in particular that, whatever the modem mode, the telephone line must always be adapted to 600 n.
  • the amplifier has a very low output impedance compared to 600 ohms.
  • the primary of the line transformer is connected by a resistance of 600 ⁇ , to the common point of the contact of the relay controlled by the state of the modem. In ON mode, the common point is connected to the amplifier output, in INACTIVE or OFF mode, the common point is connected to ground.
  • the line amplifier has an output impedance of 600 n.
  • the primary of the line transformer is connected directly to the common point of the relay; the latter is connected to the amplifier output when the modem is in the ON state, and to earth through a resistance of 600 n when the modem is in the OFF or INACTIVE mode.
  • These relays are controlled from a logic circuit that is an integral part of the modem.
  • the card which provides the interface function between the modem and the telephone lines schematically comprises, for each line of the transmission part and of the reception part, a line amplifier, at least a discrete adaptation resistance of 600 n and a switching relay.
  • a first obvious drawback of such circuits comes from the presence of these relays, whether electronic or electromechanical, that is to say, discrete elements, which cannot be integrated monolithically.
  • electromechanical relays that is to say, discrete elements, which cannot be integrated monolithically.
  • electronic relays only relays in FET technology have been produced to date; they also have serious drawbacks, in particular a significant Ron direct mode conduction resistance of the order of 100 n, and highly dispersed.
  • electronic relays in bipolar technologies constituted by elements such as: transistors and resistors, integrated in the epitaxial layer of a silicon substrate
  • the isolation of these elements implies permanently, the presence of voltages which polarize in reverse (for each box), the junction formed between the epitaxial layer on the one hand, the isolation walls and the substrate on the other hand.
  • the modem when the modem is stopped, there is no longer any voltage available, so that these electronic relays in bipolar technology would have a random operation and therefore the adaptation conditions would no longer be fulfilled.
  • the discrete elements have known drawbacks, especially from the point of view of energy and surface consumption, but also of their mediocre reliability, their cost, etc.
  • each amplifier is dedicated to one line and only one, which corresponds to it. If a line is disabled during modem operation, the corresponding amplifier becomes unusable. Unless there are additional relays to route the data passing through this amplifier to another line. This possibility presents, in addition to the disadvantage of requiring additional relays, unnecessarily overloading said amplifier by putting two transformer primaries in parallel in the case of leased lines. Similarly, the extension to new lines requires not only the addition of new circuits, in particular relays, but also the modification of the basic circuit.
  • the invention also aims to make this architecture fully integrable in monolithic form, by the total elimination of all the switching functions, previously carried out by electromechanical or electronic relays, and in ensuring that the required adaptation conditions by the specifications of the PTT are fulfilled whatever the state (or the mode) of the modem: ACTIVE, INACTIVE or STOPPED.
  • FIG. 1 shows a schematic presentation of the architecture of two identical modules 10 and 10 'in accordance with the teachings of the present invention.
  • the module 10 firstly comprises two line amplifiers DLL and DSL respectively dedicated to a leased line TXLL, and to a switched line TX / RX SL. The inputs of these amplifiers are connected to a common terminal referenced TX DATA which receives the data to be transmitted on the lines of the modem transmitter.
  • the module 10 also includes, symmetrically two receivers RLL and RSL which respectively receive the data coming from a leased line RXLL and from the switched line TX / RX SL. The outputs of these receivers are connected via a common terminal referenced RX DATA, to the modem receiver.
  • the module 10 finally comprises an additional WRP receiver, identical to the previous ones and disposed between the TX DATA terminal and a terminal referenced WRP OUT.
  • This WRP receiver is an important element of the circuit because it plays a determining role with regard to the modularity of this module.
  • the WRP receiver is identical to RLL and RSL, but it is never connected to the PTT lines.
  • the module 10 does not comprise any switching circuit of the relay type, on the other hand the amplifier and receiver circuits are of the controlled type, that is to say that their state depends on the logic levels which are applied to the control inputs referenced: 1, 2, 3 and 4.
  • the implementation of these circuits amplifiers and receivers will be detailed later.
  • the circuits which are not active are put in a high impedance state.
  • FIG. 1 two identical modules 10 and 10 ′ have been shown, because the subsequent combination of these two modules will highlight the advantage of this architecture, because of the numerous configuration possibilities that it offers.
  • the present invention suggests the use of a line amplifier whose output resistance is very large compared to 600 ohms, regardless of the modem mode. , in particular even at STOP.
  • the primary of the transformer of the leased line is permanently connected to a resistance of 600 n in parallel with it and at the output a line amplifier with a very high output impedance compared to 600 n, regardless of the modem's operating mode.
  • this amplifier is controlled type, that is to say it is provided with a CTL command input (referenced by 1 for DSL and by 2 for DLL), which will put it in a state determined according to the modem mode.
  • FIG. 2 A circuit which fulfills these criteria is shown in Figure 2. This figure represents one of the two line amplifiers DLL and DSL shown in Figure 1.
  • the pairing of these resistors is very well controlled thanks to the technology of ion implantation, which makes it possible to guarantee a very high value of the output impedance of the circuit of FIG. 2 in ACTIVE mode.
  • the "image" resistance network 13, 13 ' is a network which makes it possible to correct the effect of non-linearity due to the voltage coefficient (VCR) of the resistances of the network 12, 12' called the "main" network.
  • An analog switch 14 is placed between the resistor R1A and the ground, and is controlled by the wire CTL of the line amplifier. It guarantees good isolation of the amplifier's input / output in INACTIVE mode, preventing the signal from propagating to the telephone line through the resistor network 12.
  • this switch (blocked when the amplifier is active) does not disturb the circuit due to the weak dynamic range of the signal between its terminals, when the amplifier is in ACTIVE mode.
  • the switch 14 in INACTIVE or STOP mode, the switch 14 is on (its impedance becomes less than 50 ohms), it thus makes it possible to attenuate by two bridges of resistances the input-output transmission of the assembly, so that the rejection rate ( input / output) is indeed 80 dB as indicated in table I.
  • the diode Dl polarizes the resistance beds of the "main” and “image” networks, avoiding leaks in STOP mode. Of more, it completes the protection of the operational amplifier 11 thus ensuring a high impedance compared to the mass seen from the telephone line.
  • the diode D2 associated with a special polarization circuit of the insulation, allows the blocking of leakage currents to the insulation in STOP mode.
  • a special polarization device 15 is arranged between the insulation P and the voltage V. Its role and structure will be detailed below.
  • the line amplifier finally includes two discrete resistors: an adaptation resistance R5 responsible for fixing the output impedance of the assembly at 0.6 K ⁇ and a detection resistance R6 of the order of 80 ⁇ to possibly adjust the value of the I / V transconductance of the assembly.
  • FIG. 3 A preferred embodiment of the controlled operational amplifier 11 is shown in FIG. 3.
  • the differential type input stage is constituted by the transistors Tl, T7, T8, T10, T11 T12.
  • the transistors T10, T11, T12 are active loads which also constitute a current reflector.
  • the transistor Tl mounted as a current source, polarizes this stage.
  • the output of this stage located at the connection of the collectors T7 and T12 drives the voltage amplifier stage in current.
  • This voltage amplifier stage is composed of the transistors T13 and T14 mounted in Darlington, associated with the active load T3.
  • This structure associated with the compensation capacity C, allows a very high voltage gain for low frequencies, but which then decreases by 6 dB / octave when the frequency increases. This is so that the gain of this stage is less than 1 when the input / output phase rotation tends to 180'0 (stability criterion).
  • the output of this stage attacks the bases of transistors T4 and T9 which are mounted in emitter-follower mode.
  • the PNP transistor T9 is associated with an NPN T15 in order to constitute a "super PNP" which will have a task complementary to that of the NPN T4.
  • This stage is biased by the transistors T5 and T6 which provide a minimum quiescent current in T4 and in the super PNP. This guarantees the linearity of the output stage.
  • the output located at the connection of the transmitters of T4 and T9, thus copies the voltage developed across the terminals of the active load T3.
  • the structure constituted by the amplifier 11, the resistor networks 12, 12 'and 13, 13', the resistor R6, constitutes a current generator which supplies the line under a high impedance. This current is proportional to the voltage that appears at the input (TX DATA).
  • the analog switch 14 In this operating mode, the analog switch 14 is in the high impedance state. It is the resistance R5 of 0.6K ohms which fixes the output impedance of the assembly.
  • the linearity of the DSL / DLL line amplifier is very high (distortion ⁇ 0.2%).
  • the circuit is a zero current generator. It retains the same output impedance characteristic as it had in active mode. It is the discrete resistance of 0.6K which fixes the output impedance of the assembly, seen from the line.
  • the circuit In this mode, seen from the line, the circuit must have the same output impedance characteristic as in the previous modes although all the supply voltages have disappeared. It is the special design of the output stage of the operational amplifier, as well as the special polarization of the associated resistance beds which preserve the high impedance state. In this mode the circuit also respects the specifications: . line view impedance: 0.6K, ⁇ 20%.
  • the impedance seen from the line is indeed 0.6 K n.
  • the line receivers referenced by RSL, RLL and WRP in FIG. 1 are chosen identical for the simplification of the description.
  • the circuit of a receiver of the appropriate controlled type is shown in FIG. 4.
  • a control device also conventional, which comprises the transistors T23 to T25 and the resistor R18; these allow, depending on the voltages applied to the CTL terminal (which in this case corresponds to logic inputs 2, 3 or 4 in Figure 1), to turn on or block the emitter follower assembly.
  • New functions are realized thanks, on the one hand to the three diodes D3, D4 and D5 and on the other hand, to the special polarization isolation device 15.
  • the purpose of these three diodes is to isolate the output of the V and V transmitter-follower when the modem is in STOP mode.
  • the receiver comprises three parts: the input stage, the output stage and the control circuit.
  • the input stage is constituted by the transistors T18, T19, and it comprises two active charges, the transistors T16 and T17 respectively.
  • the assembly polarized by the current source T22, R17, forms a differential amplifier stage, the output of which, located at the connection of the collectors of T16 and T19, is in phase with the input.
  • the output stage is made up of T20, mounted as a transmitter-follower and polarized by T21; the latter is mounted as a current source and allows looping between the input and output stages, so as to constitute a gain amplifier 1, characterized by a high input impedance, and a low output impedance.
  • the current sources T21, on the one hand, and T22, R17 on the other hand, are polarized by the circuit control, when it has its input at the high level; the current is then fixed by the assembly R18, D3, T24, T25 and D5; the receiver behaves like a gain follower amplifier 1.
  • the device 15 pursues two goals: the first is to provide an appropriate polarization of the isolation regions P of the chip when the modem is supplied with voltage (which corresponds to the ACTIVE and INACTIVE modes); the second is to isolate the insulation walls of the V, when the modem is no longer powered (OFF mode), thus avoiding a short circuit between the epitaxy regions (which contain the collectors of the NPN transistors) and the V - (which in this case is the mass).
  • the transistor T28 acts as a switch. In ACTIVE and INACTIVE mode, it is saturated, given its polarization by R20 and T26. In STOP mode, when the voltage V reaches ground, T28 insulates the insulation walls of the V.
  • the receiver In ACTIVE mode, the receiver has a high input impedance and a low output impedance. It is responsible for copying the signals coming from the line with an attenuation of 0 dB and a very high linearity. Indeed, when the CTL input is brought to a potential> 0.6 V, the resistor R18 supplies the bias current for the entire circuit of FIG. 4. The circuit is then equivalent to a conventional emitter follower assembly, the input signal is available at the output, almost as if there is a short circuit between the IN input and the OUT output.
  • the receiver blocks any disturbances occurring on the line.
  • the potential of entry CTL is then less than 0.6 V, the resistor R18 no longer supplies bias current. All the transistors of the circuit are blocked, as if there was an open circuit between the IN input and the OUT output.
  • the receiver In STOP mode, the receiver must have an appropriate impedance (600 n) on its input.
  • the line amplifier DLL, DSL
  • the primary of the line transformer is permanently connected to a resistance of 600 ⁇ in parallel with it and to the input of the receiver which has a very high impedance compared to 600 ⁇ .
  • all the transistors are also blocked, but the three diodes D3, D4 and D5 as well as the device 15 nevertheless provide good insulation.
  • the assembly is equivalent to a normally open relay contact.
  • the module 16 is obtained formed by the combination of the modules 10 and 10 'thus interconnected, which is shown in FIG. 5A.
  • FIGS. 5B to 5H show the paths followed by the data and the logic state of the various control inputs.
  • this new construction allows the transmission and reception of a signal going to / or coming from two switched lines, that is to say that it provides bidirectional multiplexing (see FIGS. 5C and 5D).

Abstract

Module destiné à assurer l'interface entre un modem et des lignes téléphoniques (louées «LL»/commutées «SL») ayant pour caractéristiques principales: 1. de pouvoir être réalisé dans un circuit intégré monolithique (en raison de l'absence de tout moyens de commutation tels que des relais électromécaniques), et, 2. d'être empilable, c'est-à-dire, de permettre par l'adjonction de modules identiques supplémentaires, non seulement d'accroître le nombre de lignes servies mais aussi de multiplier le nombre des configurations possibles pour le modem. Ce module (10, 10') comporte: deux amplificateurs de ligne du type contrôlé (DLL, DSL) qui présentent une impédance de sortie élevée quelque soit l'état des alimentations (EN[HORS FONCTION), deux récepteurs de ligne du type contrôlé (RSL, RLL) qui assurent une impédance d'entrée très élevée quelque soit l'état des alimentations et un récepteur de bouclage (WRP) qui permet le test du modem jusqu'aux lignes (non comprises) et participe également à l'empilage. La figure montre un mode de réalisation avec deux modules empilés; de très nombreuses configurations peuvent être obtenues selon l'état logique des entrées des commande (1 à 4 pour le module 10, 1' à 4' pour le module 10'), qui sont fournies à partir du modem.Module intended to provide the interface between a modem and telephone lines (leased "LL" / switched "SL") having the main characteristics: 1. to be able to be produced in a monolithic integrated circuit (due to the absence of any switching means such as electromechanical relays), and, 2. to be stackable, that is to say, to allow by the addition of additional identical modules, not only to increase the number of lines served but also to multiply the number of possible configurations for the modem. This module (10, 10 ') includes: two line amplifiers of the controlled type (DLL, DSL) which have a high output impedance whatever the state of the power supplies (IN [OFF]), two line receivers of the controlled type (RSL, RLL) which ensure a very high input impedance whatever the state of the power supplies and a loopback receiver (WRP) which allows the test of the modem up to the lines (not included) and also participates in stacking . The figure shows an embodiment with two stacked modules; numerous configurations can be obtained depending on the logical state of the command inputs (1 to 4 for module 10, 1 'to 4' for module 10 '), which are supplied from the modem.

Description

Domaine techniqueTechnical area

La présente invention concerne le domaine de la transmission de données et plus particulièrement se rapporte à un module entièrement monolithique intégré dans une microplaquette de silicium qui assure l'interfaçage entre un modem et une ou plusieurs lignes téléphoniques.The present invention relates to the field of data transmission and more particularly relates to a fully monolithic module integrated in a silicon chip which provides the interface between a modem and one or more telephone lines.

Etat de la technique antérieureState of the prior art

Les spécifications (ou normes) de l'administration des PTT distinguent, de façon connue, trois modes de fonctionnement pour le modem, et les conditions de transmission et d'impédances, vues du côté de la ligne, qui leur correspondent. Ces conditions peuvent être résumées dans la table suivante :

Figure imgb0001
Ces spécifications fixent également un gabarit amplitude/fréquence et exigent une grande linéarité du signal. On observe en particulier que, quelque soit le mode du modem, la ligne téléphonique doit toujours être adaptée sur 600 n.The specifications (or standards) of the administration of the PTT distinguish, in a known manner, three operating modes for the modem, and the conditions of transmission and impedances, seen from the line side, which correspond to them. These conditions can be summarized in the following table:
Figure imgb0001
 These specifications also fix an amplitude / frequency mask and require a high linearity of the signal. We note in particular that, whatever the modem mode, the telephone line must always be adapted to 600 n.

On connaît dans l'art antérieur de nombreux circuits qui assurent la fonction d'interfaçage entre le modem et les lignes PTT, soit à travers un dispositif de couplage en ce qui concerne les lignes commutées, soit à travers des transformateurs de ligne en ce qui concerne les lignes louées. A ce jour tous les circuits d'interface, connus de la demanderesse associent dans leur principe pour chaque fonction (émission ou réception) : un circuit actif, basé sur un amplificateur opérationnel, un circuit passif, généralement une résistance de 600 n, et enfin un circuit de commutation; ce dernier consistant essentiellement en un relais électromécanique de type Reed ou un relais électronique, commandé par le mode du modem MARCHE, ARRET (mise hors tension) ou INACTIF.Numerous circuits are known in the prior art which provide the interface function between the modem and the lines. PTT, either through a coupling device in the case of switched lines, or through line transformers in the case of leased lines. To date, all the interface circuits known to the applicant combine in principle for each function (transmission or reception): an active circuit, based on an operational amplifier, a passive circuit, generally a resistance of 600 n, and finally a switching circuit; the latter essentially consisting of an electromechanical relay of the Reed type or an electronic relay, controlled by the modem mode ON, OFF (power off) or INACTIVE.

Prenons l'exemple de la fonction émission dans une ligne louée.Take the example of the transmission function in a leased line.

Dans un premier mode de réalisation classique l'amplificateur présente une impédance de sortie de très faible par rapport à 600 ohms. Le primaire du transformateur de ligne est relié par une résistance de 600 Ω, au point commun du contact du relais commandé par l'état du modem. Dans le mode MARCHE, le point commun est relié à la sortie de l'amplificateur, dans le mode INACTIF ou ARRET, le point commun est relié à la masse.In a first conventional embodiment, the amplifier has a very low output impedance compared to 600 ohms. The primary of the line transformer is connected by a resistance of 600 Ω, to the common point of the contact of the relay controlled by the state of the modem. In ON mode, the common point is connected to the amplifier output, in INACTIVE or OFF mode, the common point is connected to ground.

Dans un deuxième mode de réalisation classique, l'amplificateur de ligne présente une impédance de sortie de 600 n. Dans ce cas, le primaire du transformateur de ligne est relié directement au point commun du relais; ce dernier est relié à la sortie de l'amplificateur quand le modem est dans l'état MARCHE, et à la masse à travers une résistance de 600 n quand le modem est dans le mode ARRET ou INACTIF. La commande de ces relais s'effectue à partir d'un circuit logique faisant partie intégrante du modem.In a second conventional embodiment, the line amplifier has an output impedance of 600 n. In this case, the primary of the line transformer is connected directly to the common point of the relay; the latter is connected to the amplifier output when the modem is in the ON state, and to earth through a resistance of 600 n when the modem is in the OFF or INACTIVE mode. These relays are controlled from a logic circuit that is an integral part of the modem.

Dans tous les cas les conditions d'adaptation montrées sur la table I sont bien remplies. Les principes de réalisation se retrouvent identiquement pour la partie réception.In all cases the adaptation conditions shown on table I are well fulfilled. The principles of realization are found identically for the reception part.

Ainsi dans l'art antérieur, la carte qui assure la fonction d'interfaçage entre le modem et les lignes téléphoniques, comporte schématiquement, pour chaque ligne de la partie émission et de la partie réception, un amplificateur de ligne, au moins une résistance discrète d'adaptation de 600 n et un relais de commutation.Thus in the prior art, the card which provides the interface function between the modem and the telephone lines, schematically comprises, for each line of the transmission part and of the reception part, a line amplifier, at least a discrete adaptation resistance of 600 n and a switching relay.

Un premier inconvénient évident de tels circuits, provient de la présence de ces relais qu'ils soient électronique ou électromécanique, c'est-à-dire, d'éléments discrets, non intégrable monolithiquement. Cela est évident pour les relais électromécaniques, mais en ce qui concerne les relais électroniques, seuls des relais en technologie FET ont été réalisés à ce jour; ils présentent par ailleurs des inconvénients graves, en particulier une résistance de conduction en mode direct Ron importante de l'ordre de 100 n, et fortement dispersée. En ce qui concerne les relais électroniques en technologies bipolaire constitués par des éléments tels que : transistors et résistances, intégrés dans la couche épitaxiale d'un substrat de silicium, l'isolement de ces éléments implique en permanence, la présence de tensions qui polarisent en inverse (pour chaque caisson), la jonction formée entre la couche épitaxiale d'une part, les murs d'isolement et le substrat d'autre part. Or dans la présente application, quand le modem est à l'arrêt, il n'y a plus de tension disponible, de telle sorte que ces relais électroniques en technologie bipolaire auraient un fonctionnement aléatoire et par conséquent les conditions d'adaptation ne seraient plus remplies.A first obvious drawback of such circuits comes from the presence of these relays, whether electronic or electromechanical, that is to say, discrete elements, which cannot be integrated monolithically. This is obvious for electromechanical relays, but as regards electronic relays, only relays in FET technology have been produced to date; they also have serious drawbacks, in particular a significant Ron direct mode conduction resistance of the order of 100 n, and highly dispersed. With regard to electronic relays in bipolar technologies constituted by elements such as: transistors and resistors, integrated in the epitaxial layer of a silicon substrate, the isolation of these elements implies permanently, the presence of voltages which polarize in reverse (for each box), the junction formed between the epitaxial layer on the one hand, the isolation walls and the substrate on the other hand. However, in the present application, when the modem is stopped, there is no longer any voltage available, so that these electronic relays in bipolar technology would have a random operation and therefore the adaptation conditions would no longer be fulfilled.

Les éléments discrets présentent des inconvénients connus, surtout du point de vue de la consommation d'énergie et de surface, mais également de leur fiabilité médiocre, de leur coût, etc...The discrete elements have known drawbacks, especially from the point of view of energy and surface consumption, but also of their mediocre reliability, their cost, etc.

Il est important de noter que chaque amplificateur est dédié à une ligne et à une seule, qui lui correspond. Si au cours du fonctionnement du modem, une ligne est mise hors fonction, l'amplificateur qui lui correspond devient inutilisable. A moins de prévoir des relais supplémentaires pour aiguiller les données transitant par cet amplificateur vers une autre ligne. Cette possibilité présente, outre l'inconvénient de nécessiter des relais supplémentaires, de surcharger inutilement le dit amplificateur par la mise en parallèle de deux primaires de transformateur dans le cas des lignes louées. De même l'extension à de nouvelles lignes nécessite non seulement l'adjonction de nouveaux circuits notamment des relais mais également la modification du circuit de base.It is important to note that each amplifier is dedicated to one line and only one, which corresponds to it. If a line is disabled during modem operation, the corresponding amplifier becomes unusable. Unless there are additional relays to route the data passing through this amplifier to another line. This possibility presents, in addition to the disadvantage of requiring additional relays, unnecessarily overloading said amplifier by putting two transformer primaries in parallel in the case of leased lines. Similarly, the extension to new lines requires not only the addition of new circuits, in particular relays, but also the modification of the basic circuit.

La structure actuelle des circuits d'interface connus se caractérise donc par leur manque de souplesse.The current structure of known interface circuits is therefore characterized by their lack of flexibility.

Exposé de l'inventionStatement of the invention

Devant les différents inconvénients présentés par les circuits de l'art antérieur, le besoin s'est fait sentir de définir un module qui assume la fonction d'interfaçage du modem avec les lignes téléphoniques en présentant les caractéristiques suivantes

  • - il doit être entièrement intégrable sous forme monolithique, dans une microplaquette de silicium et son fonctionnement en mode inactif doit être garanti même en l'absence de toute tension d'alimentation,
  • - il doit être conçu pour présenter une consommation d'énergie minimale et un rapport cofit/performance optimum,
  • - son architecture doit être conçue pour permettre une grande flexibilité afin de s'adapter aux nombreuses configurations de fonctionnement des modems,
  • - il doit être empilable ou modulable, c'est-à-dire, présenter une architecture évolutive qui permette simplement, par l'adjonction de modules identiques supplémentaires, d'accroître le nombre de lignes sur lesquelles on désire transmettre, sans nécessiter pour autant des modifications au circuit de base.
Faced with the various disadvantages presented by the circuits of the prior art, the need was felt to define a module which assumes the interface function of the modem with the telephone lines by presenting the following characteristics
  • - it must be fully integrable in monolithic form, in a silicon microchip and its operation in inactive mode must be guaranteed even in the absence of any supply voltage,
  • - it must be designed to present minimum energy consumption and an optimum cost / performance ratio,
  • - its architecture must be designed to allow great flexibility in order to adapt to the numerous operating configurations of modems,
  • - It must be stackable or modular, that is to say, present a scalable architecture which simply allows, by the addition of additional identical modules, to increase the number of lines on which one wishes to transmit, without necessarily requiring modifications to the basic circuit.

Le problème à la base de la présente invention est tout d'abord résolu par une architecture, qui permet à la fois cette flexibilité et cette modularité qui sont recherchées, et ce de la manière indiquée en détail dans la revendication 1.The problem underlying the present invention is firstly solved by an architecture, which allows both this flexibility and modularity which are sought, and this as indicated in detail in claim 1.

De façon plus précise, l'invention vise également à rendre cette architecture entièrement intégrable sous forme monolithique, par la suppression totale de toutes les fonctions de commutation, précédemment réalisées par des relais électromécaniques ou électroniques, et à assurer que les conditions d'adaptation requises par les spécifications des PTT soient remplies quelque soit l'état (ou le mode) du modem : ACTIF, INACTIF ou ARRET.More specifically, the invention also aims to make this architecture fully integrable in monolithic form, by the total elimination of all the switching functions, previously carried out by electromechanical or electronic relays, and in ensuring that the required adaptation conditions by the specifications of the PTT are fulfilled whatever the state (or the mode) of the modem: ACTIVE, INACTIVE or STOPPED.

Ces objectifs ont été rendus possibles par la conception, d'une part d'une famille de nouveaux amplificateurs de ligne, qui présentent une grande linéarité en mode ACTIF, un bon isolement en modes INACTIF et ARRET, et dans tous les cas, même en mode ARRET, une impédance de sortie élevée afin de ne pas perturber le réseau téléphonique (lequel réseau sera donc connecté en permanence sur une résistance discrète de 600 n) et d'autre part, d'une famille de nouveaux récepteurs de ligne, de la manière indiquée dans les sous-revendications.These objectives were made possible by the design, on the one hand of a family of new line amplifiers, which exhibit great linearity in ACTIVE mode, good isolation in INACTIVE and STOP modes, and in all cases, even in OFF mode, a high output impedance so as not to disturb the telephone network (which network will therefore be permanently connected to a discrete resistance of 600 n) and on the other hand, from a family of new line receivers, as indicated in the subclaims.

D'autres objectifs caractéristiques, et avantages de la présente invention, ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux figures annexées à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préférée de celle-ci.Other characteristic objectives and advantages of the present invention will emerge more clearly from the description which follows, made with reference to the figures appended to this text, which represent a preferred embodiment of the latter.

Brève description des figuresBrief description of the figures

  • La figure 1 montre une représentation schématique de l'architecture de deux modules identiques, empilables, conforme.s à la présente invention.Figure 1 shows a schematic representation of the architecture of two identical modules, stackable, according to the present invention.
  • La figure 2 montre le schéma d'un nouvel amplificateur de ligne, construit autour d'un amplificateur opérationnel commandé conforme à la présente invention.Figure 2 shows the diagram of a new line amplifier, built around a controlled operational amplifier according to the present invention.
  • La figure 3 montre un mode de réalisation préféré dudit amplificateur opérationnel commandé.FIG. 3 shows a preferred embodiment of said controlled operational amplifier.
  • La figure 4 montre le schéma d'un nouveau récepteur de ligne conforme à la présente invention.Figure 4 shows the diagram of a new line receiver according to the present invention.
  • Les figures 5A à 5H montrent les différentes configurations permises par la combinaison de deux modules conformes à la présente invention.FIGS. 5A to 5H show the different configurations permitted by the combination of two modules in accordance with the present invention.
Description de l'inventionDescription of the invention 1. L'architecture du module de base1. The architecture of the basic module

La figure 1 montre une présentation schématique de l'architecture de deux modules identiques 10 et 10' conformes aux enseignements de la présente invention. Le module 10 comporte tout d'abord deux amplificateurs de ligne DLL et DSL respectivement dédiés à une ligne louée TXLL, et à une ligne commutée TX/RX SL. Les entrées de ces amplificateurs sont reliées à une borne commune référencée TX DATA qui reçoit les données à transmettre sur les lignes de l'émetteur du modem. Le module 10 comporte également, de façon symétrique deux récepteurs RLL et RSL qui reçoivent respectivement les données venant d'une ligne louée RXLL et de la ligne commutée TX/RX SL. Les sorties de ces récepteurs sont reliées via une borne commune référencée RX DATA, au récepteur du modem. Bien que l'on ait représenté une ligne commutée de type full-duplex TX/RX SL, 4 fils , il faut comprendre que l'on peut très bien choisir d'avoir deux lignes half-duplex, 2 fils, l'une pour l'émission, l'autre pour la réception. Le module 10 comporte enfin un récepteur supplémentaire WRP, identique aux précédents et disposé entre la borne TX DATA et une borne référencée WRP OUT. Ce récepteur WRP est un élément important du circuit car il joue un rôle déterminant en ce qui concerne la modularité de ce module. Le récepteur WRP est identique à RLL et RSL, mais il n'est jamais branché sur les lignes PTT. On remarquera que le module 10 ne comporte aucun circuit de commutation du genre relais, par contre les circuits amplificateurs et récepteurs sont du type contrôlé, c'est-à-dire que leur état dépend des niveaux logiques qui sont appliqués sur les entrées de commande référencées : 1, 2, 3 et 4. L'implémentation de ces circuits amplificateurs et récepteurs sera détaillée ultérieurement. Les circuits qui ne sont pas actifs sont mis dans un état haute impédance. Sur la figure 1, on a représenté deux modules identiques 10 et 10', parce que, la combinaison ultérieure de ces deux modules, mettra en évidence l'intérêt de cette architecture, en raison des nombreuses possibilités de configuration qu'elle offre.Figure 1 shows a schematic presentation of the architecture of two identical modules 10 and 10 'in accordance with the teachings of the present invention. The module 10 firstly comprises two line amplifiers DLL and DSL respectively dedicated to a leased line TXLL, and to a switched line TX / RX SL. The inputs of these amplifiers are connected to a common terminal referenced TX DATA which receives the data to be transmitted on the lines of the modem transmitter. The module 10 also includes, symmetrically two receivers RLL and RSL which respectively receive the data coming from a leased line RXLL and from the switched line TX / RX SL. The outputs of these receivers are connected via a common terminal referenced RX DATA, to the modem receiver. Although we have represented a switched line of full-duplex TX / RX SL type, 4 wires, it should be understood that we can very well choose to have two half-duplex, 2-wire lines, one for the emission, the other for the reception. The module 10 finally comprises an additional WRP receiver, identical to the previous ones and disposed between the TX DATA terminal and a terminal referenced WRP OUT. This WRP receiver is an important element of the circuit because it plays a determining role with regard to the modularity of this module. The WRP receiver is identical to RLL and RSL, but it is never connected to the PTT lines. It will be noted that the module 10 does not comprise any switching circuit of the relay type, on the other hand the amplifier and receiver circuits are of the controlled type, that is to say that their state depends on the logic levels which are applied to the control inputs referenced: 1, 2, 3 and 4. The implementation of these circuits amplifiers and receivers will be detailed later. The circuits which are not active are put in a high impedance state. In FIG. 1, two identical modules 10 and 10 ′ have been shown, because the subsequent combination of these two modules will highlight the advantage of this architecture, because of the numerous configuration possibilities that it offers.

2. Les amplificateurs de ligne2. Line amplifiers

Dans le but de supprimer les circuits de commutation (relais), la présente invention suggère l'emploi d'un amplificateur de ligne dont la résistance de sortie est très grande par rapport à 600 ohms, et ce, quel que soit le mode du modem, en particulier même à l'ARRET. Pour se comparer aux réalisations classiques de l'art antérieur qui sont mentionnées ci-dessus, on écrira cette fois que le primaire du transformateur de la ligne louée est relié de façon permanente à une résistance de 600 n en parallèle avec lui et à la sortie d'un amplificateur de ligne présentant une impédance de sortie très grande par rapport à 600 n, et ce quelque soit le mode de fonctionnement du modem. En outre, cet amplificateur est type contrôlé, c'est-à-dire qu'il est muni d'une entrée de commande CTL (référencée par 1 pour DSL et par 2 pour DLL), qui le mettra dans un état déterminé selon le mode du modem.In order to eliminate the switching circuits (relays), the present invention suggests the use of a line amplifier whose output resistance is very large compared to 600 ohms, regardless of the modem mode. , in particular even at STOP. To compare with the conventional embodiments of the prior art which are mentioned above, it will be written this time that the primary of the transformer of the leased line is permanently connected to a resistance of 600 n in parallel with it and at the output a line amplifier with a very high output impedance compared to 600 n, regardless of the modem's operating mode. In addition, this amplifier is controlled type, that is to say it is provided with a CTL command input (referenced by 1 for DSL and by 2 for DLL), which will put it in a state determined according to the modem mode.

Un circuit qui remplit ces critères est montré sur la figure 2. Cette figure représente un des deux amplificateurs de ligne DLL et DSL montré sur la figure 1.A circuit which fulfills these criteria is shown in Figure 2. This figure represents one of the two line amplifiers DLL and DSL shown in Figure 1.

Dans la présente demande, on considérera que ces amplificateurs sont identiques pour la simplicité de l'exposé. Un tel amplificateur de ligne est construit autour d'un amplificateur opérationnel contrôlé 11 de construction originale. Cet amplificateur doit en effet présenter deux caractéristiques non classiques, à savoir il doit être du type à trois états (tristate) et il doit garantir un état de sortie haute impédance (HI) même dans le mode ARRET c'est-à-dire en l'absence des tensions d'alimentation. Le détail de sa réalisation fait l'objet de la figure 3. Pour que l'amplificateur de ligne ait une résistance de sortie quasi-infinie, on associe à l'amplificateur opérationnel 11 deux réseaux de résistance implantées.Le réseau de résistances 12, 12' est une structure qui, associée à l'amplificateur opérationnel 11 assure en mode actif la fonction de générateur de courant. L'apparairage de ces résistances est très bien contrôlé grâce à la technologie de l'implantation ionique, ce qui permet de garantir une valeur très élevée de l'impédance de sortie du circuit de la figure 2 en mode ACTIF. Le réseau de résistance "image" 13, 13' est un réseau qui permet de corriger l'effet de non linéarité dû au coefficient en tension (VCR) des résistances du réseau 12, 12' dit réseau "principal".In the present application, it will be considered that these amplifiers are identical for the simplicity of the description. Such a line amplifier is built around a controlled operational amplifier 11 of original construction. This amplifier must indeed have two unconventional characteristics, namely it must be of the three-state type (tristate) and it must guarantee a high impedance (HI) output state even in the STOP mode, that is to say in the absence of supply voltages. The detail of its realization is the object of FIG. 3. In order for the line amplifier to have an almost infinite output resistance, two operational resistor networks are associated with the operational amplifier 11. The resistor network 12, 12 ′ is a structure which , associated with the operational amplifier 11 performs the current generator function in active mode. The pairing of these resistors is very well controlled thanks to the technology of ion implantation, which makes it possible to guarantee a very high value of the output impedance of the circuit of FIG. 2 in ACTIVE mode. The "image" resistance network 13, 13 'is a network which makes it possible to correct the effect of non-linearity due to the voltage coefficient (VCR) of the resistances of the network 12, 12' called the "main" network.

Le principe de fonctionnement de ces réseaux peut être trouvé dans la référence US-A-4.164.668 (IBM).The operating principle of these networks can be found in the reference US-A-4,164,668 (IBM).

Un commutateur analogique 14 est disposé entre la résistance R1A et la masse, et est commandé par le fil CTL de l'amplificateur de ligne. Il garantit un bon isolement entrée/sortie de l'amplificateur en mode INACTIF, en évitant que le signal, ne se propage vers la ligne téléphonique à travers le réseau de résistance 12.An analog switch 14 is placed between the resistor R1A and the ground, and is controlled by the wire CTL of the line amplifier. It guarantees good isolation of the amplifier's input / output in INACTIVE mode, preventing the signal from propagating to the telephone line through the resistor network 12.

Disposé entre la masse physique du module et la masse virtuelle du réseau de résistance 12, ce commutateur (bloqué quand l'amplificateur est actif) ne perturbe pas le circuit en raison de la faible dynamique du signal entre ses bornes, lorsque l'amplificateur est en mode ACTIF.Arranged between the module's physical ground and the virtual ground of the resistor network 12, this switch (blocked when the amplifier is active) does not disturb the circuit due to the weak dynamic range of the signal between its terminals, when the amplifier is in ACTIVE mode.

Par contre, en mode INACTIF ou ARRET, le commutateur 14 est passant (son impédance devient inférieure à 50 ohms), il permet ainsi d'atténuer par deux ponts de résistances la transmission entrée-sortie du montage, afin que le taux de réjection (entrée/sortie) soit bien de 80 dB comme indiqué dans la table I.On the other hand, in INACTIVE or STOP mode, the switch 14 is on (its impedance becomes less than 50 ohms), it thus makes it possible to attenuate by two bridges of resistances the input-output transmission of the assembly, so that the rejection rate ( input / output) is indeed 80 dB as indicated in table I.

La diode Dl polarise les lits des résistances des réseaux "principal" et "image", en évitant les fuites en mode ARRET. De plus, elle complète la protection de l'amplificateur opérationnel 11 assurant ainsi une haute impédance par rapport à la masse vu de la ligne téléphonique.The diode Dl polarizes the resistance beds of the "main" and "image" networks, avoiding leaks in STOP mode. Of more, it completes the protection of the operational amplifier 11 thus ensuring a high impedance compared to the mass seen from the telephone line.

La diode D2, associée à un circuit de polarisation spéciale de l'isolation, permet le blocage des courants de fuites à l'isolation en mode ARRET.The diode D2, associated with a special polarization circuit of the insulation, allows the blocking of leakage currents to the insulation in STOP mode.

Un dispositif spécial de polarisation 15 est disposé entre l'isolation P et la tension V . Son rôle et sa structure seront détaillés ci-après.A special polarization device 15 is arranged between the insulation P and the voltage V. Its role and structure will be detailed below.

L'amplificateur de ligne comporte enfin deux résistances discrètes : une résistance d'adaptation R5 chargée de fixer l'impédance de sortie de l'ensemble à 0.6 KΩ et une résistance de détection R6 de l'ordre de 80 Ω pour ajuster éventuellement la valeur de la transconductance I/V du montage.The line amplifier finally includes two discrete resistors: an adaptation resistance R5 responsible for fixing the output impedance of the assembly at 0.6 KΩ and a detection resistance R6 of the order of 80 Ω to possibly adjust the value of the I / V transconductance of the assembly.

Une réalisation préférée de l'amplificateur opérationnel contrôlé 11 est représentée sur la figure 3.A preferred embodiment of the controlled operational amplifier 11 is shown in FIG. 3.

L'amplificateur comprend trois parties :

  • l'étage d'entrée, l'étage amplificateur de tension et l'étage de sortie, amplificateur de courant.
The amplifier has three parts:
  • the input stage, the voltage amplifier stage and the output stage, current amplifier.

L'étage d'entrée de type différentiel est constitué par les transistors Tl, T7, T8, T10, T11 T12.The differential type input stage is constituted by the transistors Tl, T7, T8, T10, T11 T12.

Les transistors T10, T11, T12 sont des charges actives qui constituent également un réflecteur de courant. Le transistor Tl monté en source de courant, polarise cet étage.The transistors T10, T11, T12 are active loads which also constitute a current reflector. The transistor Tl mounted as a current source, polarizes this stage.

La sortie de cet étage localisé à la connexion des collecteurs T7 et T12 attaque en courant l'étage amplificateur de tension.The output of this stage located at the connection of the collectors T7 and T12 drives the voltage amplifier stage in current.

Cet étage amplificateur de tension est composé des transistors T13 et T14 monté en Darlington, associé à la charge active T3. Cette structure, associée à la capacité de compensation C, permet un gain de tension très élevé pour les fréquences basses, mais qui décroit ensuite de 6 dB/octave lorsque la fréquence augmente. Ceci de manière à ce que le gain de cet étage soit inférieur à 1 quand la rotation de phase entrée/sortie tend vers 180'0 (critère de stabilité).This voltage amplifier stage is composed of the transistors T13 and T14 mounted in Darlington, associated with the active load T3. This structure, associated with the compensation capacity C, allows a very high voltage gain for low frequencies, but which then decreases by 6 dB / octave when the frequency increases. This is so that the gain of this stage is less than 1 when the input / output phase rotation tends to 180'0 (stability criterion).

La sortie de cet étage, attaque les bases de transistors T4 et T9 qui sont montés en mode émetteur-suiveur.The output of this stage attacks the bases of transistors T4 and T9 which are mounted in emitter-follower mode.

Le transistor PNP T9 est associé à un NPN T15 afin de constituer un "super PNP" qui aura une tâche complémentaire de celle du NPN T4.The PNP transistor T9 is associated with an NPN T15 in order to constitute a "super PNP" which will have a task complementary to that of the NPN T4.

Cet étage est polarisé par les transistors T5 et T6 qui assurent un courant minimum de repos dans T4 et dans le super PNP. Ceci garantie la linéarité de l'étage de sortie.This stage is biased by the transistors T5 and T6 which provide a minimum quiescent current in T4 and in the super PNP. This guarantees the linearity of the output stage.

La sortie, localisée à la connexion des émetteurs de T4 et de T9, copie ainsi la tension développée aux bornes de la charge active T3.The output, located at the connection of the transmitters of T4 and T9, thus copies the voltage developed across the terminals of the active load T3.

Les diodes Dl et D2, associées au dispositif spécial de polarisation de l'isolation 15 décrits ci-dessus, assurent en mode ARRET et INACTIF une isolation de la sortie du montage, par rapport aux alimentations.The diodes D1 and D2, associated with the special device for polarizing the insulation 15 described above, ensure in STOP and INACTIVE mode an isolation of the output of the assembly, with respect to the power supplies.

Au mode ACTIF, sa résistance de sortie est faible. Dans les modes INACTIF et ARRET, sa sortie est haute impédance et toutes les jonctions entre la sortie d'une part, et les alimentations, V+ OU V- , d'autre part, sont bloquées.In ACTIVE mode, its output resistance is low. In the INACTIVE and STOP modes, its output is high impedance and all the junctions between the output on the one hand, and the power supplies, V + OR V - , on the other hand, are blocked.

Le fonctionnement du circuit de la figure 2 est donc le suivant, selon le mode de fonctionnement du modem :The operation of the circuit in FIG. 2 is therefore as follows, depending on the mode of operation of the modem:

- mode ACTIF- ACTIVE mode

La structure constituée par l'amplificateur 11, les réseaux de résistances 12, 12' et 13, 13', la résistance R6, constitue un générateur de courant qui alimente la ligne sous une haute impédance. Ce courant est proportionnel à la tension qui apparaît à l'entrée (TX DATA). Dans ce mode de fonctionnement, le commutateur analogique 14 est dans l'état haute impédance. C'est la résistance R5 de 0,6K ohms qui fixe l'impédance de sortie du montage. La linéarité de l'amplificateur de ligne DSL/DLL est très élevée (distortion < 0,2 %).The structure constituted by the amplifier 11, the resistor networks 12, 12 'and 13, 13', the resistor R6, constitutes a current generator which supplies the line under a high impedance. This current is proportional to the voltage that appears at the input (TX DATA). In this operating mode, the analog switch 14 is in the high impedance state. It is the resistance R5 of 0.6K ohms which fixes the output impedance of the assembly. The linearity of the DSL / DLL line amplifier is very high (distortion <0.2%).

Le circuit de la figure 2 assure la transmission des données sur la ligne téléphonique en respectant les spécifications de transmission :

  • . puissance émise sur la ligne : max = OdBm et
  • . impédance vue de la ligne : 0,6K , à 20 %
  • - mode INACTIF
The circuit of FIG. 2 transmits the data over the telephone line while respecting the transmission specifications:
  • . power emitted on the line: max = OdBm and
  • . line view impedance: 0.6K, at 20%
  • - INACTIVE mode

Dans ce cas, le circuit est un générateur de courant nul. Il conserve la même caractéristique d'impédance de sortie que celle qu'il avait en mode actif. C'est la résistance discrète de 0,6K qui fixe l'impédance de sortie du montage, vue de la ligne.In this case, the circuit is a zero current generator. It retains the same output impedance characteristic as it had in active mode. It is the discrete resistance of 0.6K which fixes the output impedance of the assembly, seen from the line.

Le circuit coupe la transmission des données, et assure une bonne isolation du modem et de la ligne téléphonique :

  • . puissance émise sur la ligne : max = -80dB et,
  • . impédance vue de la ligne : 0,6K, ± 20 %
  • - mode ARRET
The circuit cuts the data transmission, and ensures a good isolation of the modem and the telephone line:
  • . power emitted on the line: max = -80dB and,
  • . line view impedance: 0.6K, ± 20%
  • - STOP mode

Dans ce mode, vu de la ligne, le circuit doit présenter la même caractéristique d'impédance de sortie que dans les modes précédents bien que toutes les tensions d'alimentation aient disparu. C'est la conception spéciale de l'étage de sortie de l'amplificateur opérationnel, ainsi que la polarisation spéciale des lits de résistances associées qui préservent l'état haute impédance. Dans ce mode le circuit respecte également les spécifications :
. impédance vue de la ligne : 0,6K, ± 20 %.In this mode, seen from the line, the circuit must have the same output impedance characteristic as in the previous modes although all the supply voltages have disappeared. It is the special design of the output stage of the operational amplifier, as well as the special polarization of the associated resistance beds which preserve the high impedance state. In this mode the circuit also respects the specifications:
. line view impedance: 0.6K, ± 20%.

Ainsi, dans tous les cas l'impédance vue de la ligne est bien de 0,6K n.Thus, in all cases the impedance seen from the line is indeed 0.6 K n.

3. Les récepteurs de ligne3. Line receivers

Les récepteurs de ligne référencés par RSL, RLL et WRP sur la figure 1 sont choisis identiques pour la simplification de l'exposé. Le circuit d'un récepteur de type contrôlé approprié est montré sur la figure 4. Dans son principe, on associe à un montage émetteur suiveur classique disposé entre l'entrée IN et la sortie OUT et comprenant les transistors T16 à T22 et la résistance R17 et R19, un dispositif de contrôle, également classique, qui comporte les transistors T23 à T25 et la résistance R18; ces derniers permettent en fonction des tensions appliquées sur la borne CTL (qui correspond dans ce cas aux entrées logiques 2, 3 ou 4 de la figure 1), de rendre passant ou de bloquer le montage émetteur suiveur. Des fonctions nouvelles sont réalisées grâce, d'une part aux trois diodes D3, D4 et D5 et d'autre part, au dispositif spécial d'isolation de polarisation 15. Le but de ces trois diodes est d'isoler la sortie de l'émetteur-suiveur du V et du V quand le modem est en mode ARRET.The line receivers referenced by RSL, RLL and WRP in FIG. 1 are chosen identical for the simplification of the description. The circuit of a receiver of the appropriate controlled type is shown in FIG. 4. In principle, we associate with a conventional emitter follower assembly arranged between the input IN and the output OUT and comprising the transistors T16 to T22 and the resistor R17 and R19, a control device, also conventional, which comprises the transistors T23 to T25 and the resistor R18; these allow, depending on the voltages applied to the CTL terminal (which in this case corresponds to logic inputs 2, 3 or 4 in Figure 1), to turn on or block the emitter follower assembly. New functions are realized thanks, on the one hand to the three diodes D3, D4 and D5 and on the other hand, to the special polarization isolation device 15. The purpose of these three diodes is to isolate the output of the V and V transmitter-follower when the modem is in STOP mode.

De façon plus détaillée, le récepteur comprend trois parties : l'étage d'entrée, l'étage de sortie et le circuit de commande. L'étage d'entrée est constitué par les transistors T18, T19, et il comporte deux charges actives, respectivement les transistors T16 et T17. L'ensemble, polarisé par la source de courant T22, R17, forme un étage amplificateur différentiel, dont la sortie, localisée à la connexion des collecteurs de T16 et T19, est en phase avec l'entrée. L'étage de sortie est composé de T20, monté en émetteur-suiveur et polarisé par T21; ce dernier est monté en source de courant et permet le rebouclage entre les étages d'entrée et de sortie, de manière à constituer un amplificateur de gain 1, caractérisé par une impédance d'entrée élevée, et une impédance de sortie faible. Les sources de courant T21, d'une part, et T22, R17 d'autre part, sont polarisées par le circuit de commande, quand celui-ci a son entrée au niveau haut; le courant est alors fixé par l'ensemble R18, D3, T24, T25 et D5; le récepteur se comporte comme un amplificateur suiveur de gain 1.In more detail, the receiver comprises three parts: the input stage, the output stage and the control circuit. The input stage is constituted by the transistors T18, T19, and it comprises two active charges, the transistors T16 and T17 respectively. The assembly, polarized by the current source T22, R17, forms a differential amplifier stage, the output of which, located at the connection of the collectors of T16 and T19, is in phase with the input. The output stage is made up of T20, mounted as a transmitter-follower and polarized by T21; the latter is mounted as a current source and allows looping between the input and output stages, so as to constitute a gain amplifier 1, characterized by a high input impedance, and a low output impedance. The current sources T21, on the one hand, and T22, R17 on the other hand, are polarized by the circuit control, when it has its input at the high level; the current is then fixed by the assembly R18, D3, T24, T25 and D5; the receiver behaves like a gain follower amplifier 1.

Quand on attaque l'entrée du circuit de commande par un niveau bas, on coupe le courant dans le transistor T25, et par conséquent dans les sources de courant T22 , R17 d'une part, et T21, d'autre part. Les étages d'entrée et de sortie ne sont plus polarisés. Le récepteur présente alors une grande isolation de l'entrée par rapport à la sortie (80 dB minimum de réjection).When attacking the input of the control circuit by a low level, the current is cut in the transistor T25, and consequently in the current sources T22, R17 on the one hand, and T21, on the other hand. The input and output stages are no longer polarized. The receiver then has great isolation of the input from the output (80 dB minimum rejection).

Le dispositif 15 poursuit deux buts : le premier est de fournir une polarisation appropriée des régions d'isolation P de la microplaquette quand le modem est alimenté en tension (ce qui correspond aux modes ACTIF et INACTIF); le second est d'isoler les murs d'isolation du V , quand le modem n'est plus alimenté (mode ARRET), évitant ainsi un court-circuit entre les régions d'épitaxie (qui contiennent les collecteurs des transistors NPN) et le V- (qui dans ce cas est la masse).The device 15 pursues two goals: the first is to provide an appropriate polarization of the isolation regions P of the chip when the modem is supplied with voltage (which corresponds to the ACTIVE and INACTIVE modes); the second is to isolate the insulation walls of the V, when the modem is no longer powered (OFF mode), thus avoiding a short circuit between the epitaxy regions (which contain the collectors of the NPN transistors) and the V - (which in this case is the mass).

Le transistor T28 joue le rôle de commutateur. En mode ACTIF et INACTIF, il est saturé, compte tenu de sa polarisation par R20 et T26. En mode ARRET, lorsque la tension V atteint la masse, T28 isole les murs d'isolation du V .The transistor T28 acts as a switch. In ACTIVE and INACTIVE mode, it is saturated, given its polarization by R20 and T26. In STOP mode, when the voltage V reaches ground, T28 insulates the insulation walls of the V.

Dans le mode ACTIF, le récepteur possède une grande impédance d'entrée et une faible impédance de sortie. Il est chargé de recopier les signaux venant de la ligne avec une atténuation de 0 dB et une très grande linéarité. En effet, quand l'entrée CTL est portée à un potentiel > 0,6 V, la résistance R18 fournit le courant de polarisation pour la totalité du circuit de la figure 4. Le circuit est alors équivalent à un montage émetteur suiveur classique, le signal d'entrée est disponible en sortie, pratiquement comme s'il y avait un court circuit entre l'entrée IN et la sortie OUT.In ACTIVE mode, the receiver has a high input impedance and a low output impedance. It is responsible for copying the signals coming from the line with an attenuation of 0 dB and a very high linearity. Indeed, when the CTL input is brought to a potential> 0.6 V, the resistor R18 supplies the bias current for the entire circuit of FIG. 4. The circuit is then equivalent to a conventional emitter follower assembly, the input signal is available at the output, almost as if there is a short circuit between the IN input and the OUT output.

Dans le mode INACTIF, le récepteur bloque les perturbations éventuelles se produisant sur la ligne. Le potentiel de l'entrée CTL est alors inférieur à 0,6 V, la résistance R18 ne fournit plus de courant de polarisation. Tous les transistors du circuit sont bloqués, comme s'il y avait un circuit ouvert entre l'entrée IN et la sortie OUT.In the INACTIVE mode, the receiver blocks any disturbances occurring on the line. The potential of entry CTL is then less than 0.6 V, the resistor R18 no longer supplies bias current. All the transistors of the circuit are blocked, as if there was an open circuit between the IN input and the OUT output.

Dans le mode ARRET, le récepteur doit présenter sur son entrée une impédance appropriée (600 n). Comme pour l'amplificateur de ligne (DLL, DSL), le primaire du transformateur de ligne est relié de façon permanente à une résistance de 600 Ω en parallèle avec lui et à l'entrée du récepteur qui présente une impédance très grande par rapport à 600 Ω. En l'absence de tension d'alimentation tous les transistors sont également bloqués, mais les trois diodes D3, D4 et D5 ainsi que le dispositif 15 assurent néanmoins une bonne isolation. L'ensemble est équivalent à un contact de relais normalement ouvert.In STOP mode, the receiver must have an appropriate impedance (600 n) on its input. As for the line amplifier (DLL, DSL), the primary of the line transformer is permanently connected to a resistance of 600 Ω in parallel with it and to the input of the receiver which has a very high impedance compared to 600 Ω. In the absence of a supply voltage, all the transistors are also blocked, but the three diodes D3, D4 and D5 as well as the device 15 nevertheless provide good insulation. The assembly is equivalent to a normally open relay contact.

Dans tous les cas, les caractéristiques d'isolation sont données ci-après : -

Figure imgb0002
In all cases, the insulation characteristics are given below: -
Figure imgb0002

4. Application aux différentes configurations du modem4. Application to the different modem configurations

Bien qu'un module tel que 10 puisse être utilisé seul, la complexité des modems requiert un certain nombre de configurations et une grande flexibilité dans leur mise en oeuvre. La combinaison de 2 modules conformes à la présente invention autorise de très nombreuses configurations et montre bien l'intérêt de l'architecture choisie. Dans ce cas, on réalisera les connections préalables suivantes, qui demeureront valables quelle que soit la configuration choisie :

  • - d'une part, la borne RX DATA du module 10 est connectée à la borne TX' DATA. Les bornes WRP' OUT et RX' DATA du module 10' sont connectées à la borne WRP OUT du module 10.
  • - d'autre part, les bornes RXLL et TXLL' sont portées au potentiel de la masse.
Although a module such as 10 can be used alone, the complexity of modems requires a certain number of configurations and great flexibility in their implementation. The combination of 2 modules in accordance with the present invention allows very numerous configurations and clearly shows the advantage of the architecture chosen. In this case, the following preliminary connections will be made, which will remain valid regardless of the configuration chosen:
  • - On the one hand, the RX DATA terminal of module 10 is connected to the TX 'DATA terminal. The WRP 'OUT and RX' DATA terminals of module 10 'are connected to the WRP OUT terminal of module 10.
  • - on the other hand, the RXLL and TXLL 'terminals are brought to ground potential.

On obtient le module 16 formé par la combinaison des modules 10 et 10' ainsi interconnectés, qui est représenté sur la figure 5A.The module 16 is obtained formed by the combination of the modules 10 and 10 'thus interconnected, which is shown in FIG. 5A.

Par exemple, pour les six configurations suivantes : émission-réception sur ligne louée 4 fils (LL/DATA 4W), émission-réception ligne commutée 4 fils avec trois configurations différentes (SWL(1)4W), (SWL(2)4W) et (SWL(3)4W),réception sur la ligne louée, modem INACTIF (LL INOP), émission ligne louée en cas de panne d'alimentation (LLPF) et enfin test modem (WRP), la table de vérité est donnée ci-après :

Figure imgb0003
For example, for the following six configurations: 4-wire leased line transceiver (LL / DATA 4W), 4-wire switched line transceiver with three different configurations (SWL (1) 4W), (SWL (2) 4W) and (SWL (3) 4W), reception on the leased line, INACTIVE modem (LL INOP), transmission of the leased line in the event of a power failure (LLPF) and finally modem test (WRP), the truth table is given here -after:
Figure imgb0003

On a représenté sur les figures 5B à 5H les trajets suivis par les données et l'état logique des différentes entrées de commande.FIGS. 5B to 5H show the paths followed by the data and the logic state of the various control inputs.

On remarquera de façon générale, que cette nouvelle construction permet l'émission et la réception d'un signal allant à/ou venant de deux lignes commutées, c'est-à-dire qu'elle assure un multiplexage bidirectionnel (voir figures 5C et 5D).It will generally be noted that this new construction allows the transmission and reception of a signal going to / or coming from two switched lines, that is to say that it provides bidirectional multiplexing (see FIGS. 5C and 5D).

Claims (7)

1. Module d'interface (10) entre émetteur/récepteur (par exemple un modem) et des lignes de transmissions (par exemple des lignes téléphoniques) caractérisé en ce qu'il comporte : - des moyens amplificateurs de ligne (DLL, DSL), du type contrôlé par une entrée à commande logique, disposés entre une première borne (TXDATA) connectée à l'émetteur du modem et une première paire de lignes téléphoniques (TXLL, TXSL) et qui présentent une impédance de sortie élevée quelque soit l'état des alimentations afin de ne pas perturber les lignes téléphoniques. - des moyens récepteurs de ligne (RLL, RSL), du type contrôle par une entrée à commande logique, disposés entre une seconde borne (RXDATA) connectée au récepteur du modem et une seconde paire de lignes téléphonique (RXLL, RXSL) qui présentent une impédance d'entrée très élevée et jouent le rôle isolateur entrée/sortie et ce quelque soit l'état des alimentations. - des moyens récepteurs de bouclage (WRP) du type contrôlé par une entrée à commande logique, disposés entre la première borne (TXDATA) et une troisième borne (WRP OUT) qui permettent d'une part le test des liaisons du modem jusqu'au module et d'autre part de permettre des bouclages ultérieurs et, en ce que tous lesdits moyens sont intégrés dans une micro plaquette de silicium. 1. Interface module (10) between transmitter / receiver (for example a modem) and transmission lines (for example telephone lines) characterized in that it comprises: line amplifier means (DLL, DSL), of the type controlled by a logic control input, arranged between a first terminal (TXDATA) connected to the modem transmitter and a first pair of telephone lines (TXLL, TXSL) and which have a high output impedance whatever the state of the power supplies so as not to disturb the telephone lines. - line receiver means (RLL, RSL), of the control by a logic control input type, arranged between a second terminal (RXDATA) connected to the modem receiver and a second pair of telephone lines (RXLL, RXSL) which have a very high input impedance and act as an input / output isolator regardless of the state of the power supplies. - looping receiver means (WRP) of the type controlled by a logic control input, disposed between the first terminal (TXDATA) and a third terminal (WRP OUT) which allow on the one hand the testing of the modem links up to module and on the other hand to allow subsequent looping and, in that all of said means are integrated in a micro silicon wafer. 2. Module d'interface dual (16) caractérisé en ce qu'il comporte deux modules identiques (10,10') tels que définis à la revendication 1, les bornes WRP OUT et RX DATA du premier module (10) sont respectivement connectées aux bornes WRP' OUT et RX' DATA d'une part, et TX' DATA du second module (10') d'autre part.2. Dual interface module (16) characterized in that it comprises two identical modules (10,10 ') as defined in claim 1, the WRP OUT and RX DATA terminals of the first module (10) are respectively connected to the WRP 'OUT and RX' DATA terminals on the one hand, and TX 'DATA of the second module (10') on the other. 3. Module d'interface (10,16) selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdits moyens amplificateurs de ligne comportent un amplificateur opérationnel (11) du type contrôlé par une entrée de commande (CTL) associé à un réseau de résistances (12,12') dit réseau "principal", des moyens d'isolation (D1,D2) disposés sur le chemin des tensions d'alimentation V et V- pour garantir une impédance de sortie très élevée, quelque soit l'état des tensions d'alimentation et des moyens de polarisation (15) du substrat par rapport à l'isolation P+.3. Interface module (10,16) according to claim 1 or 2 characterized in that said line amplifier means comprise an operational amplifier (11) of the type controlled by a control input (CTL) associated with a network of resistors (12,12 ') said "main" network, isolation means (D1, D2) arranged on the path of the supply voltages V and V - to guarantee a very high output impedance, whatever the state of the supply voltages and polarization means (15) of the substrate with respect to the P + insulation. 4. Module d'interface (10,16) selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdites résistances sont des résistances implantées et qu'un réseau "image" (13,13') est associé au réseau "principal afin de corriger le VCR des résistances du réseau "principal" et d'améliorer ainsi la linéarité des moyens amplificateurs de ligne.4. Interface module (10,16) according to claim 3 characterized in that said resistors are installed resistors and that an "image" network (13,13 ') is associated with the "main network" in order to correct the VCR resistors of the "main" network and thus improve the linearity of the line amplifier means. 5. Module d'interface (10,16) selon la revendication 4 caractérisé en ce que, il comporte en outre, un commutateur analogique, monté en parallèle entre un point intermédiaire du réseau "principal" (12) et la masse, la commande de ce commutateur étant l'entrée de contrôle (CTL) de l'amplificateur opérationnel (11).5. Interface module (10,16) according to claim 4 characterized in that, it further comprises, an analog switch, mounted in parallel between an intermediate point of the "main" network (12) and the ground, the control of this switch being the control input (CTL) of the operational amplifier (11). 6. Module d'interface (10,16) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens récepteurs de type contrôlé comprennent un montage émetteur-suiveur (T16 à T22, R17) associé à un dispositif de contrôle (T23 à T25, R18) commandé par une entrée logique (CTL).6. Interface module (10,16) according to one of claims 1 to 5, characterized in that said receiving means of controlled type comprise an emitter-follower assembly (T16 to T22, R17) associated with a control device (T23 to T25, R18) controlled by a logic input (CTL). 7. Module d'interface (10,16) selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'isolation (D3,D4,D5) disposés sur le chemin des tensions d'alimentation V et V , pour assurer une impédance d'entrée très élevée et isoler la sortie du montage émetteur-suiveur (OUT) des tensions d'alimentation V+ et V- quelque soit l'état de ces alimentations et, des moyens de polarisation et d'isolation (15).7. Interface module (10,16) according to claim 6 characterized in that it further comprises isolation means (D3, D4, D5) arranged in the path of the supply voltages V and V, for ensure a very high input impedance and isolate the output from the assembly emitter-follower (OUT) of the supply voltages V + and V - whatever the state of these supplies and, bias and isolation means (15).
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